изучение трещиноватости горных пород

ИЗУЧЕНИЕ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫМ МЕТОДОМ ВСП
Ю.В. Чудинов
ОАО «Пермнефтегеофизика», г. Пермь
Исследования по изучению поляризации разных типов волн были
проведены в Пермской области, Свердловской области и в северозападной части Удмуртской республики (Верхнекамская впадина,
Соликамская депрессия, Башкирский свод, Юрюзано-Сылвенская
депрессия). Опыт работы в геологических средах с субгоризонтально
залегающими границами и карбонатным типом разреза позволил нам
сделать вывод об общей закономерности поведения падающих обменных
волн в данных районах. В одних средах падающие обменные волны
расщепляются на две самостоятельные волны, которые распространяются
вниз с разными скоростями. В литературе они описаны как «быстрая» и
«медленная» волны. Общая интерференция основных Х и побочных
компонент У не позволяет использовать эти волны для изучения
поляризации. Чтобы разделить расщепленные волны, необходимы
специальные способы приема и возбуждения упругих колебаний. Такие
среды можно описать как анизотропные. В других средах падающая
обменная волна не испытывает никакого расщепления и, при совместной
визуализации радиальной и тангенциальной составляющей сигнала
наблюдается параллельность осей синфазности. Траектории движения
частиц таких волн описываются в пространстве эллипсоидом. Эти среды
можно охарактеризовать как простые или слабо анизотропные. При
распространении обменной волны в таких средах в области регулярной
трещиноватости, направление
главной
оси
эллипсоида
будет
«подстраиваться» параллельно трещинам, либо перпендикулярно им. На
всех площадях, где проводились работы ПМ ВСП, эффекты расщепления
падающих поперечных волн, связанные с анизотропией горных пород, не
были обнаружены. Единственное исключение – Сухореченское нефтегазовое месторождение в Свердловской области (Юрюзано-Сылвенская
депрессия). Исследования поляризационным методом ВСП в 3 скважинах
показали, что в данном районе наблюдается анизотропия поперечных волн
по всему геологическому разрезу.
При обработке данных ПМ ВСП на ориентированных в
географических координатах волновых полях оставляются падающие
обменные и поперечные волны. Производится вычисление азимутов
поляризации этих волн. Для исключения влияния случайных отскоков и
выявления общих закономерностей проводится статистическая обработка
полученных данных. Выбирается интервал в 3-5 градусов и строятся
гистограммы распределения значений азимутов поляризации. Все
гистограммы располагаются на одном графике в виде круговых диаграмм,
где величина радиуса – количество значений попадания азимутов
поляризации в данный интервал. Розы–диаграммы анализируются
совместно с интервальными скоростями падающих продольных и
поперечных волн, выделяются в геологическом разрезе интервалы глубин
с трещиноватостью и определяется доминирующее направление трещин в
околоскважинном пространстве.
На рис.1 представлены падающие обменные (Ps) и поперечные (S)
волны, пластовые скорости, а также траектории движения частиц среды
при прохождении всех падающих волн на глубине 2016м. Р1,Р2 – траектории движения частиц при прохождении падающей продольной волны.
Эллиптическая поляризация падающих продольных волн вызвана
интерференцией упругого колебания в зоне малых скоростей. Импульсы
падающих поперечных волн (S) имеют сложный вид, предположительно
состоящий из двух колебаний с разной поляризацией. Анализ пластовых
скоростей падающих продольных волн с удаленных пунктов возбуждения
в данной скважине и в скважине, расположенной в юго-западной части
месторождения,
подтвердил
предположения
о
направлении
доминирующей трещиноватости исследуемых интервалов геологического
разреза, определенной по данным ПМ ВСП. На рис. 2 показаны розыдиаграммы направлений азимутов поляризации падающих обменных
поперечных SV-волн (Ps) и поперечных SH-волн (S) с двух пунктов
взрыва. По данным ПМ ВСП прогнозируются
два трещиноватых
интервала разреза и определено направление
доминирующей
трещиноватости. В интервале 1050-1600м. азимут доминирующей
трещиноватости 60 - 73 градуса, в интервале 1940 – 2250м. азимут 75-90
градусов. По описаниям керна в интервале фаменских отложений (19782250м.) присутствуют открытые и закрытые трещины с субвертикальной
направленностью.
Сведения о направленности трещин горных пород в продуктивных
интервалах разреза необходимы для эксплуатационного бурения
горизонтальными и наклонными скважинами. Выбор правильного азимута
расположения ствола может значительно увеличить нефтеотдачу пласта.
Совместный анализ результатов работ ПМ ВСП в Соликамской депрессии
(Шершневская и Верх-Шомашская структуры) и на северо-восточном
склоне Башкирского свода (Ново-Уясская структрура) позволяет нам
высказать предположение о наличии как минимум двух сеток
трещиноватости в палеозойском чехле. Нижняя сетка связана с
нижнекаменноугольным этапом герцинского цикла развития территории
Прикамья, а трещиноватость выше лежащей толщи – с коллизионным
этапом пермского периода. Полученные результаты на совпадают с
существующим мнением о единой сквозной трещиноватости горных пород
палеозойского чехла в Прикамье.
Рис. 1. Шершневское месторождение. Волновые поля падающих обменных
(Ps) и поперечных (S) волн, пластовые скорости падающих продольных и
поперечных волн, траектории движения частиц среды при прохождении
падающих волн на глубине 2016м. с двух пунктов возбуждения.
Рис.2. Шершневское месторождение. Розы-диаграммы направлений
азимутов поляризации падающих обменных поперечных SV-волн (Ps) и
поперечных SH-волн (S)
в интервалах глубин c двух пунктов
возбуждения.
Литература
1. Гальперин Е.И., 1982, Вертикальное сейсмическое профилирование: М.,
Недра.
2. Пузырев Н.Н., Бродов Л.Ю., Тригубов А.В., 1985, Сейсмическая разведка
методом поперечных и обменных волн: М.,Недра.
3. Бродов Л.Ю., 1992, Применение многоволнового вертикального
сейсмического профилирования (ВСП – МВС) для изучения
коллекторских свойств осадочных отложений: Бюллетень ассоциации
«Нефтегеофизика», 4, 20-31.
4. Матрук В., Яралов Б., Стенин В.П., Касимов А.Н., Тихонов А.А., 2002,
Изучение вертикальной трещиноватости по данным обменных волн:
спец. прилож. к журналу «Нефть и капитал», декабрь,7
5. Кузнецов В.М., Шехтман Г.А.,Ефимов А.С.,Кащук Е.П., 2004,
Исследование трещиноватых коллекторов Восточной Сибири методом
МВС-ВСП: Международная геофиз. конф. «Геофизика ХХI века –
прорыв в будущее»
6. Горшкалев С.Б., Карстен В.В., Лебедев К.А., Тригубов А.В., 2002,
Изучение трещиноватых коллекторов методами многоволновой
сейсморазведки: труды школы-семинара «Физика нефтяного пласта».
7. Enru Liu,Sonja Maultzsch, Mark Charman & … .,2003, Frequencydependent seismic anisotropy and its implication for estimating fracture size
in low porosity reservoirs: The Leading Edge.
8. Alford R.M., 1986, Shear data in the presence of azimuthal anisotropy: Dilley
Texas. SEG Expanded Abstract.
9. Перфильев А.С.,1979, Формирование земной коры Уральской
эвгеосинклинали: труды ГИН, М, Наука,вып.328